Sửa chữa và gia cố cầu

1 Tổng quan về dự án

Tái thiết và gia cố một đoạn cầu cũ được xây dựng năm 2012. Tuy nhiên, bốn năm sau khi đưa vào sử dụng, toàn bộ cây cầu đã bị hư hại ở nhiều mức độ khác nhau do việc đốt rác thải dễ cháy dưới gầm cầu. Đặc biệt, hư hại ở trụ cầu, ổ trục và các bộ phận khác gần hiện trường đặc biệt nghiêm trọng. Tại hầu hết các vị trí này, bê tông đáy bị rơi ra, để lộ các thanh thép. Người ta xác định rằng cây cầu được phân loại là Cầu loại 3, vì vậy cần được xử lý. Có tính đến các yêu cầu của cầu về khả năng chịu lực và độ bền của các cột trụ, người ta đã quyết định sử dụng Carbon FRP để gia cố công nghệ. Carbon FRP có đường kính tối đa lên đến 10 cm và vữa xi măng polyme được sử dụng để gia cố. Dữ liệu tham khảo lựa chọn của Carbon FRP cụ thể được thể hiện trong Bảng 1.

2 Nguyên lý gia cố FRP Carbon

2.1 Vật liệu FRP Carbon

Về mặt thành phần, vật liệu này được cấu thành từ ma trận và sợi. Vật liệu này có một số ưu điểm rõ ràng:

①Độ đàn hồi tuyệt vời, và biến thiên ứng suất-biến dạng là một chỉ số tham chiếu quan trọng.

②Khả năng chống ăn mòn, kết cấu nhẹ và hiệu suất tốt.

③Vận hành thuận tiện và thi công dễ dàng.

Do đó, vật liệu này thường được sử dụng trong thi công tấm FRP carbon. So với thép, trọng lượng của vật liệu này chỉ bằng 0,25 lần, nhưng lại có độ bền kéo cao hơn thép hơn 10 lần. Độ bền kéo của vật liệu composite sợi carbon này có thể đạt tới 43000MPa.

2.2 Vật liệu liên kết

Chỉ có vật liệu liên kết đáp ứng các tiêu chuẩn về cường độ, độ cứng và độ dẻo mới có thể đảm bảo sự kết hợp giữa bê tông và sợi carbon FRP có đủ cường độ. Hơn nữa, vật liệu liên kết này có thể được sử dụng sau khi bê tông đã vỡ, do đó hai bên của vết nứt có thể được tích hợp thành một khối thống nhất. Hơn nữa, vật liệu liên kết không có yêu cầu khắc nghiệt về điều kiện bảo dưỡng, và có thể được bảo dưỡng ngay cả trong điều kiện bình thường. Nhìn chung, đối với việc thi công cốt thép tại hiện trường, thời gian bảo dưỡng liên kết tốt nhất không nên quá 3 giờ. Có tính đến các yêu cầu về hiệu suất của cầu xây dựng, vật liệu liên kết cũng cần có chỉ số lưu động và độ nhớt nhất định. Vật liệu san phẳng, sơn lót và nhựa thấm là những vật liệu liên kết phổ biến hiện nay.

3 Quá trình xây dựng

Quy trình thi công cụ thể của công nghệ gia cường FRP carbon dính như sau:

Chuẩn bị thi công - Thi công lắp ghép - Xử lý bề mặt bê tông - Chuẩn bị và sơn lớp nhựa đáy - Xử lý một số chỗ không bằng phẳng - Thi công nhựa tẩm hoặc hồ nhựa - Thi công hồ FRP carbon và kiểm tra chất lượng - Bảo dưỡng bề mặt

4 Phương pháp kiểm tra chất lượng cốt thép FRP carbon tại chỗ

4.1 Lựa chọn thiết bị và mẫu

Sử dụng máy kiểm tra độ bền liên kết. Sau khi hoàn thành việc gia cố tấm sợi carbon, chất lượng bề mặt kết cấu được kiểm tra. Về việc lựa chọn phương pháp lấy mẫu, cần cân nhắc kỹ lưỡng khu vực dán tấm FRP carbon. Nếu số lượng mẫu trong phạm vi 500m², nên lấy một bộ. Nếu diện tích từ 500-1000m², nên lấy hai bộ. Đối với diện tích trên 1000m², nên lấy 2 nhóm cho mỗi 1000m², và khoảng cách giữa mỗi mẫu tối thiểu là 500mm.

4.2 Quy trình thử nghiệm

Thử nghiệm này sử dụng máy kiểm tra độ bền liên kết. Kiểm tra sự sắp xếp trật tự dựa trên hướng dẫn sử dụng tương ứng. Tốc độ tải được kiểm soát ở mức 1500~2000N/phút. Tải trọng khi mẫu bị hư hỏng được phát hiện kịp thời và ghi lại chính xác.

4.3 Kết quả thử nghiệm

4.3.1 Các hình thức phá hủy

(1) Độ hư hỏng của bê tông được thể hiện bằng Ar.

(2) Sự phá hủy lớp liên kết, được biểu thị bằng Br, xảy ra giữa nhựa và bê tông.

(3) Sự hư hại của FRP carbon, được biểu thị bằng Cr, thường tập trung bên trong FRP carbon.

(4) Sự phá vỡ liên kết, được biểu thị bằng Dr, xảy ra giữa tấm sợi và khối thép chuẩn.

4.3.2 Sắp xếp kết quả thử nghiệm: Số lượng mẫu trong mỗi nhóm được đặt là 3, và giá trị trung bình số học được tính toán dựa trên dữ liệu thử nghiệm thu được, và kết quả này được coi là cường độ liên kết kéo dương. Ngoài ra, kết quả thử nghiệm bao gồm chế độ phá hủy cụ thể và giá trị trung bình của cường độ liên kết kéo dương.

4.3.3 Đánh giá chất lượng xây dựng

(1) Khi dạng hư hỏng là Ar thì chứng tỏ chất lượng công trình đạt yêu cầu.

(2). Khi chế độ phá hoại là Br, Cr, Dr, trước tiên cần phân tích giá trị trung bình của cường độ liên kết kéo dương của từng nhóm, giá trị này yêu cầu phải >2,5MPa. Sau khi phân tích các mẫu bên trong, giá trị cường độ liên kết kéo dương tối thiểu được xem xét, yêu cầu phải lớn hơn 2,25MPa. Đồng thời, việc đáp ứng các điều kiện trên cho thấy chất lượng công trình đạt yêu cầu.

(3) Khi chế độ phá hủy là Br hoặc Cr, việc phân tích được thực hiện theo cách tương tự như trên. Xem xét giá trị trung bình của cường độ liên kết kéo dương của từng nhóm. Nếu giá trị nằm trong phạm vi 2,5MPa và giá trị cường độ liên kết kéo dương tối thiểu của mỗi mẫu không đạt 2,25MPa, thì yêu cầu chất lượng tại thời điểm này không đạt yêu cầu và số lượng mẫu phải được mở rộng và thử nghiệm lại theo cách tương tự.

(4) Dạng hỏng là Dr, xét đến giá trị trung bình của cường độ liên kết kéo dương của từng nhóm. Nếu giá trị nằm trong khoảng 2,5MPa và giá trị cường độ liên kết kéo dương tối thiểu của mỗi mẫu không đạt 2,25MPa, thì lúc này không đạt yêu cầu chất lượng, cần phải chuẩn bị lại mẫu và thử nghiệm theo phương pháp tương tự.

5 hiệu ứng gia cố

Sau khi hoàn thành công trình trên, để xác nhận cầu cốt thép đáp ứng các yêu cầu tiêu chuẩn, cần phải kiểm tra lại. Sau khi kiểm tra, keo nhựa của phần keo nhựa chải đáy và phần chải trên đã thấm vào vải sợi carbon, tạo ra hiệu ứng liên kết tốt. Phần liên kết carbon FRP được sử dụng trong dự án không xuất hiện hiện tượng trượt, nứt, bong tróc và các hiện tượng khác. Ngoài ra, vị trí liên kết của dự án rất chính xác và chiều dài liên kết cũng đáp ứng các yêu cầu. Sau hai năm sử dụng sau khi hoàn thành xây dựng, chất lượng cầu đã được cải thiện đáng kể, không còn vết nứt..

6 Phần kết luận

Tóm lại, công nghệ gia cố FRP carbon được đề cập trong văn bản rất dễ vận hành và thuận tiện khi thi công, được ưa chuộng trong các dự án tái thiết và gia cố cầu.

Ngoài những ưu điểm trên, chi phí vốn cần thiết cho công nghệ gia cố FRP carbon liên kết tương đối nhỏ và đã được chứng minh rằng hiệu quả gia cố cầu đạt được của công nghệ này là rất tốt nên có triển vọng quảng bá và ứng dụng tốt.